Efectos antropogénicos sobre los ciclos biogeoquímicos y su relación con el cambio climático

Essay , 2015 , 11 Pages , Grade: 20

Biology - Ecology

En la actualidad existe un afanado consenso científico que el clima global se verá perturbado significativamente en respuesta a la alteración de los ciclos biogeoquímicos, principalmente a los asociados con los gases dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O). Los niveles atmosféricos globales de CO2, N2O y CH4 alcanzaron 396,0 ppm, 325,9 ± 0,1 ppmm y 1824 ppmm respectivamente, representando un incremento del 142%, 121% y 253% correspondientemente. Las consecuencias del cambio climático incluyen modificaciones en la temperatura y la pluviosidad, las cuales fomentan desastres sociales como las guerras climáticas y el genocidio, además de propiciar catástrofes naturales como inundaciones, tormentas huracanadas y sequías. En adición, enfermedades como el dengue, la malaria y el chinkunguña pueden ampliar su rango geográfico, en respuesta a los cambios climáticos regionales y locales. Para la atenuación de este fenómeno, es necesaria la disminución del uso vehicular, comprando automóviles híbridos, eléctricos o de aire comprimido, sustituir los aparatos domésticos por unos más eficientes, cambiar los focos de filamento incandescente por los de luz fría, etc. Se recomienda el uso más eficiente de los fertilizantes, la implementación de plantas de compostaje y la recuperación de energía de los residuos, además del tratamiento anaeróbico de los lodos activados, a partir del cual se puede obtener CH4 para ser usado como fuente de energía. Esto conlleva que la sociedad actual debe adaptarse, modificando algunos tipos de prácticas, alternando las especies vegetales cosechadas, planteándose nuevos modelos de sostenibilidad y aplicando diversas medidas preventivas.

Inhalt

Resumen

Introducción

Ciclo del Carbono

Ciclo del Nitrógeno

Metano el cambio climático

Efectos del cambio climático

Atenuación, prevención y adaptación

Bibliografía

Resumen

En la actualidad existe un afanado consenso científico que el clima global se verá perturbado significativamente en respuesta a la alteración de los ciclos biogeoquímicos, principalmente a los asociados con los gases dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O). Los niveles atmosféricos globales de CO2, N2O y CH4 alcanzaron 396,0 ppm, 325,9 ± 0,1 ppmm y 1824 ppmm respectivamente, representando un incremento del 142%, 121% y 253% correspondientemente. Las consecuencias del cambio climático incluyen modificaciones en la temperatura y la pluviosidad, las cuales fomentan desastres sociales como las guerras climáticas y el genocidio, además de propiciar catástrofes naturales como inundaciones, tormentas huracanadas y sequías. En adición, enfermedades como el dengue, la malaria y el chinkunguña pueden ampliar su rango geográfico, en respuesta a los cambios climáticos regionales y locales. Para la atenuación de este fenómeno, es necesaria la disminución del uso vehicular, comprando automóviles híbridos, eléctricos o de aire comprimido, sustituir los aparatos domésticos por unos más eficientes, cambiar los focos de filamento incandescente por los de luz fría, etc. Se recomienda el uso más eficiente de los fertilizantes, la implementación de plantas de compostaje y la recuperación de energía de los residuos, además del tratamiento anaeróbico de los lodos activados, a partir del cual se puede obtener CH4 para ser usado como fuente de energía. Esto conlleva que la sociedad actual debe adaptarse, modificando algunos tipos de prácticas, alternando las especies vegetales cosechadas, planteándose nuevos modelos de sostenibilidad y aplicando diversas medidas preventivas.

Introducción

Hoy en día, parece haber poca duda sobre la existencia del fenómeno denominado cambio climático (CC), sin embargo, la manera cómo afecta y es afectado por los ciclos biogeoquímicos sigue bajo investigación. En este sentido, Peterson et al. (2010) señalan que existe un afanado consenso científico que el clima global se verá perturbado significativamente en respuesta al aumento de concentraciones de gases invernadero (GEI) tales como el dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O) y clorofluorocarbonos(CFC). Estos investigadores indican que estos gases capturan una porción creciente de radiación infrarroja terrestre, acentuando el efecto invernadero, estimándose un aumento en la temperatura planetaria entre 1,5 y 4,5 °C. En añadidura ellos citan que, la Convención en el Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMCC), define al CC como “una consecuencia directa o indirecta a la actividad antrópica, que modifica la composición de la atmósfera planetaria”.

Ciclo del Carbono

Aparentemente, la afectación al ciclo del Carbono por la actividad humana, juega un papel preponderante en las investigaciones actuales, debido a su aparente relación con el Cambio Climático. En cuanto a esto, McGuire et al. (2009) señalan que el calentamiento global está generando afectaciones en un amplio espectro de sistemas físicos, ecológicos y humano-culturales, que podrían ser irreversibles en escala de centenares de años, además de ser capaces de causar rápidos cambios en el ecosistema del planeta. Estos investigadores agregan que el efecto del ser humano sobre el ciclo del Carbono es crucial en la actualidad y que el comprobado calentamiento del Ártico, cuyo papel importante como reservorio de metano y CO2, parece comprometer aún más la dinámica de este elemento a nivel global. Otra región clave para el ciclo biogeoquímico del Carbono es el trópico. Jones et al. (2014) señalan que los bosques tropicales son los mayores sumideros del Dióxido de Carbono antropogénico, significando aproximadamente el 70% de la absorción de este gas por los boques del planeta. Estos mismos investigadores advierten la importancia de conocer, cómo los principales biomas del planeta, van a responder a las futuras concentraciones de gases atmosféricos en cuanto al secuestro y almacenamiento de CO2. Sin embargo, uno de los mayores déficits de información sobre la posible afectación en la dinámica del carbono por la actividad humana es producto de la baja cantidad de investigaciones dedicadas a los bosques tropicales, lo cuales juegan un papel preponderante en la atenuación de las consecuencias del calentamiento global (Adger et al. 2014). La Organización Mundial de Meteorología (2014) midió el promedio de los niveles atmosféricos globales de CO2, los cuales alcanzaron 396,0 partes por millón (ppm), o sea, aproximadamente el 142% del nivel medio de la era preindustrial. De igual relevancia, el aumento de 2012 a 2013 fue de 2,9 ppm, que es el mayor incremento interanual, registrándose en diferentes estaciones del hemisferio norte niveles mayores a 400 ppm. Aún más, el aumento global del CO2 atmosférico de 2003 a 2013 corresponde a aproximadamente el 45% del CO2 emitido por las actividades humanas, el 55% restante es absorbido por los océanos y la biosfera terrestre. Según la EPA (2014), los gases de efecto invernadero (GEI) de origen humano (entre los que se encuentra el CO2), son producidos en un 32% para la generación de electricidad (quema de combustibles fósiles), 28% por el sector del transporte (terrestre, marítimo y aéreo), 20% de origen industrial, además de un 10% producto de la actividad comercial-residencial y otro tanto del área agrícola-ganadera. Esta misma agencia señala que los Estados Unidos, desde 1991, vienen aumentando su producción de CO2 en aproximadamente 5% cada año.

En otra investigación, Rastetter (2011) modeló los posibles escenarios de respuesta a elevadas concentraciones de CO2 y aumento de temperatura a lo largo del gradiente de sucesión ecológica. El mencionado investigador contrastó varios enfoques posibles en la modulación del acoplamiento entre los ciclos biogeoquímicos del carbono, nitrógeno y fósforo en función de su respuesta al calentamiento y al aumento del CO2 atmosférico. Para tal modulación utilizó una base de datos obtenida a partir de la acumulación de C, N y F en un bosque de Pseudotsuga menziesii, el cual se asume que estuvo en estado estable durante la experimentación. En esta misma investigación se establecen que los ciclos de los elementos esenciales para la vida en la tierra están inevitablemente acoplados uno a otro, tambien se destaca que hay varias maneras de modelar como los ciclos biogeoquímicos están emparentados, asi como la existencia de diferentes aproximaciones a la hora de modular y que cada una genera diferentes predicciones en la función del ecosistema y por último, que el enfoque más ajustado para modular el acoplamiento de los ciclos biogeoquímicos sigue como una pregunta abierta, cuya respuesta seguramente va a depender del contexto en que se plantee. Los escenarios planteados en la modulación fueron: ciclos no correlacionados, ciclos correlacionados, en presencia de limitación de nutrientes (Ley de Liebig) y en caso de respuestas de aclimatación por las plantas. Tal investigación permite concluir que en el caso de una duplicación de las concentraciones de CO2, en casi todos los escenarios planteados, se generó un aumento cercano al 30% en la productividad primaria neta, salvo en el escenario Liebig. A su vez, la incógnita no seguiría sin responder si la ciencia permitiera dilucidar los mecanismos ocultos del comportamiento del ecosistema, permitiendo hacer proyecciones confiables sobre la respuesta a largo plazo a los cambios en la química atmosférica, el clima y el uso de la tierra.

Ciclo del Nitrógeno

La Organización Mundial de Meteorología (2014) resalta la afectación antropogénica al ciclo del N y su repercusión en el fenómeno del cambio climático, ya que las concentraciones mundiales de N2O llegaron a 325,9 ± 0,1 ppmm, o sea, el 121% del nivel preindustrial. Además, este gas tiene aproximadamente 320 veces más poder que el CO2 para calentar la atmósfera y su principal generación está directa o indirectamente relacionada con el uso de los fertilizantes nitrogenados (principalmente como materia orgánica, nitrato, amonio o urea), aplicados masivamente, y muchas veces de forma inadecuada, para alcanzar el máximo provecho de las cosechas (OMM 2014). Según la citada organización, la especie humana provoca 96% de las emisiones N2O, la mayoría de éstas asociadas a la fertilización artificial, la combustión de materiales de origen fósil y la producción de estiércol. A esto, se agrega que otra fuente de N2O lo constituyen los residuos de las cosechas y los cultivos fijadores de nitrógeno como el frijol y la soya, además del estiércol producido cuantiosamente en las prácticas de producción industrializadas.

En el plano atmosférico, los compuestos nitrogenados son muy reactivos, afectando la concentración del agente más oxidante de esta capa del planeta, el radical hidroxilo (OH), además de contribuir en formación fotoquímica del ozono troposférico (O3), el contaminante gaseoso más importante en términos de salud pública y productividad vegetal (Vitousek et al. 1997). De esta forma, cuando las concentraciones de óxido nítrico (NO) son altas, se favorece la oxidación del monóxido de carbono (CO) y CH4, lo que conlleva a la producción neta de O3. Otros impactos son detallados por Vitousek et al. (1997), quienes destacan que el aumento en la disponibilidad de N incrementa significativamente la acumulación de biomasa, al menos a corto plazo. Consecuentemente, cambios en la dinámica del N pueden alterar el ciclo global del C, afectando tanto la tasa de aumento de CO2 atmosférico, como la respuesta del ecosistema a tal incremento, con consecuencias sobre la biodiversidad, además de cambiar las tasas y mecanismos de reciclaje y pérdida de N.

En el plano terrestre, Vitousek et al. (1997) hacen énfasis en la lixiviación de N a cursos de agua subterráneos, que puedan desencadenar eutrofización de cuerpos de agua, acidificando los suelos y alterando los ecosistemas marinos costeros. De igual forma, las emisiones de origen antrópico son precursores importantes de la lluvia ácida y el smog. Vitousek et al. (1997) comentan que el exceso en la disponibilidad de N puede causar desbalances de nutrientes en los árboles, los cuales se expresan como el radio de elementos (especialmente Ca:Al y Mg:N), el Ca y el Mg son perdidos por lixiviación, mientras la disponibilidad de Al se favorece por la acidez. Estos desbalances podrían estar relacionados, según los investigadores, a la reducción de la fotosíntesis neta, la eficiencia en el uso del N fotosintético, el crecimiento forestal e incluso podrían incrementar la mortalidad vegetal.

Metano el cambio climático

Velázquez de Castro (2005) indica que el CH4 es un producto que se forma durante la fermentación, proceso bioquímico fundamental para la vida en sus orígenes y hoy restringido a ambientes carentes de oxígeno (tracto digestivo anaeróbico del ganado, materia orgánica en zonas húmedas y pantanos, vertederos, colonias de termitas). Aparentemente, continúa el investigador, su emisión es natural, pero reacciona a las transformaciones de la actividad agropecuaria, como la ganadería intensiva. En otro orden de ideas, las concentraciones de metano (CH4) atmosférico alcanzaron un nuevo máximo de 1824 ppmm en 2013, lo que corresponde aproximadamente al 253% del nivel preindustrial (OMM 2014), sus concentraciones son las más elevadas de los últimos 420.000 años y crece 1% cada año (Velázquez de Castro 2005). En adición, es un hecho la existencia de toneladas de CH4 bajo el hielo ártico, donde el permafrost se está derritiendo y permite la liberación de este gas, afectando su dinámica global (Rastetter 2011). Según este científico, la expulsión de tales cantidades de CH4 puede desequilibrar el clima del planeta e impactar a la economía mundial a corto plazo ya que el CH4 tiene 20 veces más poder de calentamiento que el CO2. Rastetter (2011) agrega que la fusión del hielo marino en el Ártico es más acelerada que nunca y que sólo en la plataforma del Ártico Siberiano del este se calcula más de 50 gigatoneladas (Gt) de hidratos de gas metano, lo que parece significaría un desastre.

Efectos del cambio climático

El resultado del cambio climático puede derivar en aumentos o descensos de temperatura en función de la región geográfica que se refiera, además, en casi todos los casos se producirá un mayor desequilibrio climático, con un incremento en frecuencia de catástrofes naturales como inundaciones, tormentas huracanadas, sequías y otras calamidades (Seto et al. 2014). Por otro lado, la liberación de CH4 acumulado en ártico aceleraría la retirada del hielo marino, reduciría la reflexión de la energía solar y aceleraría la subida del nivel del mar (Rastetter 2011). Adger et al. (2014) logran recopilar evidencia sobre el popular efecto del cambio climático en el inicio del magnicidio en la región Darfur en el 2003, una de las tantas guerras climáticas, caracterizadas por un conflicto bélico cuyo origen puede atribuirse al calentamiento global y sus efectos que, al modificar de manera substancial los medios de vida (reduciendo el acceso a recursos primordiales como agua y comestibles), provocan la violencia, incitan el desplazamiento de refugiados y en numerosas ocasiones genocidios, limpiezas étnicas, terrorismo, modificación de fronteras, incluso, el establecimiento de una guerra constante. En suplemento, durante los últimos años comenzamos a ver los efectos de esta alteración del clima global, como olas de calor y sequías sin precedentes en Estados Unidos y Rusia, además de tormentas de nieve en el norte de Europa, significando pérdidas económicas, destrucción de cosechas y afectación en la producción mundial de alimentos (Adger et al. 2014). Otra de las posibles consecuencias del cambio climático, relacionadas con la variación de la temperatura y de la pluviosidad, es la alteración de la distribución geográfica de insectos vectores que propagan enfermedades infecciosas. De esas enfermedades, la malaria y el dengue son las que más inquietud suscitan en el campo de la salud pública (Peterson et al. 2010). Hoy en día el Chincuguña también podría ser una enfermedad cuya distribución se ve expandida debido al cambio en el clima, lo que supone adicional inversión para el Estado.

Atenuación, prevención y adaptación

En derivación a lo expuesto, muchas de las medidas se han centrado en el control y reducción de las emisiones de gases que afectan a los ciclos biogeoquímicos naturales, y generan el efecto invernadero (Peterson et al. 2010). En el plano nacional, varias acciones pretenden reducir la emisión de GEIs como la permanencia del programa GNV (reconversión a gas), que provoca el uso de gas en vehículos, con subsidios para los conductores que adopten el sistema, gratuito. En este mismo orden de ideas, Venezuela cuenta con la Ley Aprobatoria del Protocolo de Kyoto y el Convenio Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, sin embargo, se carece de reglamentación específica (Vitalis 2012). Esta organización señala que el gobierno nacional ha impulsado medidas de control asociadas directamente al ahorro de energía, entre otros temas promulgados en decretos y resoluciones ministeriales. Sin embargo, es necesaria la creación de la Oficina Nacional de CC por parte del Estado para avanzar en temas y mecanismos previstos en los acuerdos referidos. Los compiladores de Vitalis (2012) señalan que resulta inaplazable presentar una nueva Comunicación sobre Cambio Climático que produzca disposiciones hacia la mitigación y adaptación de este fenómeno atmosférico tan transcendental. Es tarea de todos contribuir a disminuir el crecimiento de los GEIs en la atmósfera terrestre. El control del crecimiento poblacional a nivel mundial es una necesidad que todos los países debieran prestar mayor atención, como a la urgencia de bajar las emisiones de CO2, CH4 y N20 a la atmósfera incentivando la disminución del uso vehicular, comprando automóviles híbridos, eléctricos o de aire comprimido para disminuir el consumo de gasolina, sustituir los aparatos domésticos por unos más eficientes, cambiar nuestros focos de filamento incandescente por los de luz fría, entre otras medidas. Seto et al. (2014) mencionan que la introducción de tecnologías de reducción de emisiones de N2O en la producción de ácido nítrico, como la descomposición catalítica de este gas a altas temperaturas, ha logrado reducir un 70-90% las emisiones en algunos países como Inglaterra y China, pero es necesario su implementación en Estados Unidos y Rusia. Los investigadores recomiendan el uso más eficiente de los fertilizantes, la implementación de plantas de compostaje y la recuperación de energía de los residuos, además del tratamiento anaeróbico de los lodos activados, a partir del cual se puede obtener CH4 para ser usado como fuente de energía.

Por último, es necesario resaltar que los resultados del tipo de medidas expuestas, se podrían ver en el futuro, pero es muy poco probable que sean determinantes en los impactos del presente (Adger et al. 2014). Esto conlleva que la sociedad actual debe adaptarse, modificando algunos tipos de prácticas, alternando las especies vegetales cosechadas, planteándose nuevos modelos de sostenibilidad y aplicando diversas medidas preventivas. A medida que los humanos cambian la forma como viven en el planeta también cambia la dinámica de los ciclos biogeoquímicos, la solución está en las manos de todos.

Bibliografía

1. Adger, W., J. Pulhin, J. Barnett, G. Dabelko, G. Hovelsrud, M. Levy, Ú. Oswald Spring & C. Vogel. 2014. Human security. In: Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 755-791.
2. EIA. U.S. Energy Information Administration. 2012. Electricity Explained - Basics. Disponible en línea: http://www.eia.gov/energyexplained/index.cfm?page=electricity_in_the_united_states. Fecha de consulta: 7/1/15.
3. EPA. U.S. Environmental Protection Agency. 2014. Sources of Greenhouse Gas Emissions. Disponible en línea: http://epa.gov/climatechange/ghgemissions/sources.html. Fecha de consulta: 7/1/15.
4. Jones, A., J. Scullion, N. Ostle, P. Levy & D. Gwynn-Jones. 2014. Completing the Face of elevated CO2 research . Review: Environment International 73 252–258.
5. McGuire, D., L. Anderson, S. Dallimore & L. Guo. 2009. Sensitivity of the carbon cycle in the Arctic to climate change. Review . Ecological Monographs, 79(4) 523–555
6. OMM. Organización Meteorológica Mundial. 2014. Comunicado de Prensa 1009. Disponible en línea en: http://www.wmo.int/pages/mediacentre/press_releases/pr_1009_es.html. Fecha de consulta: 10/1/15.
7. Petersson, R., M. Marrero, C. Taboada. 2010. Cambio climático y salud humana. Rev. Med. Electrón: 32 -4.
8. Seto K., S. Dhakal, A. Bigio, H. Blanco, G. Delgado, D. Dewar, L. Huang, A. Inaba, A. Kansal, S. Lwasa, J. McMahon, D. Müller, J. Murakami, H. Nagendra & A. Ramaswami. 2014. Human Settlements, Infrastructure and Spatial Planning. In: Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Edenhofer, O., R. Pichs-Madruga, Y. Sokona, E. Farahani, S. Kadner, K. Seyboth, A. Adler, I. Baum, S. Brunner, P. Eickemeier, B. Kriemann, J. Savolainen, S. Schlömer, C. von Stechow, T. Zwickel and J.C. Minx (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
9. Velázquez de Castro F. 2005. Cambio climático y protocolo de Kyoto. Ciencia y estrategias. Compromisos para España. Rev. Esp. Sal. Púb. v.79 n.2
10. VITALIS (2013). Situación Ambiental de Venezuela 2012. Análisis de Percepción del Sector. Editores y Compiladores: D. Díaz Martín, Y. Frontado, M. Da Silva, A. Lizaraz, I. Lameda, V. Valera, C. Gómez., E. Monroy, Z. Martinez, J. Apostólico y G. Suárez. 42 pp. Disponible en línea en: www.vitalis.net. Fecha de consulta: 8/1/15.
11. Vitousek P., J. Aber, R. Howarth, G. Likens, P. Matson, D. Schindler, W. Schlesinger & D. Tilman. 1997. Human alteration of the global Nitrogen cycle: sources and consequences. Eco. App. 7 (3).

• Course: Ecología General
• Grade: 20
• Author: Rodrigo Díaz Lupanow (Author)
• Publication Year: 2015
• Pages: 11
• Catalog Number: V354584
• ISBN (eBook): 9783668409477
• ISBN (Book): 9783668409484
• Language: Spanish; Castilian
• Tags: Ciclos biogeoquímicos, cambio climático